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作者 主題: 光子懸浮與推進系統  (閱讀 1041 次)
peter
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文章: 47720



« 於: 2019-03-21 21:35:49 »

https://technews.tw/2019/03/21/light-levitate-spacecraft-optical-tweezer-restoring-torque/

引發這項新研究觀點的契機是光鉗(optical tweezers,也稱光鑷、光學鑷子)——一種利用高度聚焦雷射束吸引或推開微小物體的科學儀器,這項技術已在生物學領域中大顯身手,並且讓物理學家 Arthur Ashkin 因此榮獲 2018 年諾貝爾物理學獎;去年也有另一團隊根據光鉗相同原理,將技術轉移到聲學領域,開發出創新手術工具「聲鉗(acoustic tweezers)」。

不過光鉗的最大缺點是只能在微觀尺度上操縱物體,比如通常用來移動細胞或病毒顆粒,新研究第一作者、加州理工學院工程與應用科學系博士後研究員 Ognjen Ilic 對此形容,好比一台吹風機可以吹動一顆保麗龍球,但吹不動再大一點的乒乓球。

現在,加州理工學院團隊提出了全新的「光子懸浮與推進系統」理論,基本上從微米級細胞到大型太空飛船都能操縱駕馭,新方法的秘訣是在物體表面上鑿刻一些「特殊紋路」,這些紋路與光子相互作用後,使物體受到擾動時自行調整並產生回復力矩(restoring torque),以繼續浮在光束上。

研究人員說,這代表物體不用依賴高度聚焦的光束也能保持穩定,甚至光源距離物體上千萬公里遠也能發揮作用。也因此,團隊有一個很大膽的想法,就是將這種技術應用在新一代太空船推進系統。

雖然離夢想成真還有一段距離要走,理論也還沒有在真實世界中測試過,但研究人員說,如果理論能夠實現,那麼我們就可在短短 20 年內把太空船送到離太陽系最近的恆星:比鄰星(Proxima Centauri),全程僅使用光來推動加速太空船並使其達到相對論性速度,不需要燃料。比鄰星距離我們約 4 光年,太空船若靠現有技術去到那邊需要花上數萬年時間。

這篇新論文發表在《Nature Photonics》期刊。



https://www.caltech.edu/about/news/levitating-objects-light


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